超临界流体萃取致密介质中原油的可行性研究

致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎屑岩或者碳酸盐岩储层中,没有经过长距离运移而形成的石油聚集,在中国陆相沉积盆地分布广泛,已在鄂尔多斯、松辽、准噶尔等盆地获得一些重要发现。它的自然能量一般很小,原油性质比较好,主要以轻质原油为主,地下流动状况比较好。致密油的赋存状态主要表现在三个方面：一是原油以薄膜状涂抹在颗粒的表面；二是原油以短柱状集合体发育于颗粒间微孔内,相互粘连；三是原油黏结于裂缝两壁。致密油藏,由于其储层岩性致密、渗流阻力大、压力传导能力差,导致油藏有效驱替系统难以建立。 超临界CO2具有强渗透性和对有机物的高溶解能力,它可渗透到致密基质中溶解原油,在不能建立有效驱替情况下,利用其对原油的抽提(萃取)作用开采原油。首先,超临界流体溶解原油分子依靠分子的扩散作用进入到储层的基质中,和基质里面的原油发生传质作用,使原油溶解于超临界流体中；溶解后的原油,通过超临界流体很强的渗透力,使其通过孔道扩散出来,在这个过程中,实现了超临界流体与原油两者之间的交换。超临界CO2兼有气液两相的双重特点,既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度,又具有与液体相近的密度和对物质良好的溶解能力,表现出极好的溶解性、传递性和流动性。把在其他领域应用成熟的超临界流体萃取技术运用到致密介质中原油的萃取,为建立此类原油的开采技术的可行性提供指导。 论文分析了常规流体萃取固体物料的机理,在溶剂化缔合观点的基础之上,提出了超临界流体缔合萃取机理,建立了超临界缔合萃取固态物料的数学模型。通过对建立的萃取数学模型进行分析求解,得到了宏观萃取速率的数学方程；并对所建立的数学模型进行了实验验证。发现在30min-120min时间范围内,宏观萃取速率逐渐减小；在120min-180min的时间段内,宏观萃取速率基本保持不变。 在了解致密油储层物性的基础之上,通过实验对超临界CO2萃取饱和油岩心的规律进行了深入研究,并分析了各个参数对萃取率的影响规律。研究表明：萃取饱和油岩心时,萃取率随着压力的增加而增大,并且在临界点附近增大得最快；温度对萃取率的影响比较复杂,会出现萃取率减小的情况；萃取率会随着浸泡时间和循环时间的延长而增大,120min达到最好,最后基本都不再增加。实验条件下得到的最优参数方案为：压力20MPa、温度50℃、浸泡时间120min、循环时间150min,此时萃取率将会达到最大。和普通溶剂的洗油率相比,超临界C02萃取的效率具有很大优势。